ELEKTRİKLİ ARAÇLAR VE PİL TEKNOLOJİSİ

Elektrikli Araç)

Kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülüp depolandığı hücrelere pil denir. Bu aynı özelliklere sahip hücrelerin bir araya getirilmesi ile oluşan gruplara batarya denir. Enerji depolamasının hayatımıza girdiği önemli bir alan olan elektrikli araçlardır.

Gün geçtikçe araba üreticileri elektrikli araçlara olan yatırımlarını arttırmakta ve geleceğe yönelik planlarının arasında geniş bir yer vermektedir. Aslında elektrikli araçların tarihçesi 1830’lu yıllara kadar dayanmaktadır. Ancak o zamanlardaki şartlar sebebiyle tam olarak ön plana çıkmayı başaramamıştır.

Elektrikli araçların günümüz şartlarında öne çıkmasını sağlayan sebep olarak çevreci bakış açısının sağladığı bilinç gösterilebilmektedir.

Elektrikli araçlar, fosil yakıtların kullanılmamasından dolayı çevre kirliliğini engeller ve rezervlerinin tükenme olasılığı olan petrol ile olan bağımlılığımızı ortadan kaldırmaktadır. Aynı zamanda sessiz bir şekilde yol aldıklarından dolayı özellikle büyük kentlerde oluşan gürültü kirliliğini büyük ölçüde azaltmaktadır.

Üstelik yenilenebilir enerji kaynakları olan rüzgar ve güneş enerjisinden elde edilen elektrik kullanılırsa çevreci yaklaşım oranı daha da yüksek seviyeye ulaşacaktır.

Aracın şarjı aslında en önemli dezavantajdır. Hem şarj istasyonlarının sınırlı oluşu ve alt yapı eksiklikleri hem de şarj süresi bakımından aslında oldukça temel bir problem teşkil etmektedir. Bir diğer önemli nokta da menzildir. Hızlı akan bir gündelik hayat içerisinde şarj edilme süresinin uzaması günlük rutinin aksamasına neden olacaktır. Üstelik şarj istasyonlarının çok yaygın olmadığı durumlarda iş daha da zorlaşacaktır. Bunun gibi engeller karşısında bozguna uğramamak için yenilikçi, kolay uygulanabilir ve ulaşılabilir çözümler üretilmelidir.

•Lityum İyon Piller

benzemektedir. Aralarındaki temel fark ise negatif Cd bazlı elektrotun H depolayan bir metal alaşımı kullanan elektrotla değiştirilmesidir. Nikel metal olarak kullanılmaktadır. Lityum iyon piller elektrikli cihazların çoğunda ve elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan pil türüdür. Çalışma prensibi iletken bir sıvı olan elektrolite negatif ve pozitif elektrotların daldırılması ve potansiyel bir fark oluşturulması ilkesine dayanmaktadır. Lityum iyon pillerin hafıza özellikleri bulunmamaktadır. Bu da tekrar şarj edilme durumunda bataryanın tamamen boşalması gerekmediğini göstermektedir. Yüksek güç ağırlık oranına ve düşük deşarj oranına sahip olması büyük bir avantajdır. Bu avantajların yanında hemen ısınma göz önüne alınmalıdır.

•Nikel Metal Hidrit Piller

Tasarımları ve üretimleri yönünden NiCd pillere hidrit piller hibrit elektrikli araçların pillerinde yaygın

yüksek voltajda hasar verme gibi tehlikeli tarafları da

•Kurşun Asit Piller

Kurşun asit piller en eski şarj edilebilen pillerdir. Hızlı şarj edilmeye uygun değillerdir. Kurşun asit piller ucuzdur. Ancak tekrarlayan tam döngülerin gerçekleştiği olaylarda nikel bazlı sistemlerden daha büyük maliyet değerleri elde edilebilmektedir

•Nikel Kadmiyum Piller

Düşük güç yoğunluğundan dolayı bugün pek kullanımda tercih edilmemektedir. Şarjlarını Nikel metal hidrit pillerden daha uzun süre muhafaza etmektedirler. Olumsuz bir özellik olarak toksik metaller içermektedirler.

Fotoğraf: Elektrikli Araçlar Türlerine Göre Batarya Gösterimi

Elektrikli araçların en önemli aksamlarından biri bataryadır. Batarya, yakıtların yerini almaktadır. Ancak yakıt tükendiğinde istasyona girip hemen almak gibi bir durum yerine belirli bir oranda şarj dolum süresi mevcuttur. Elektrikli araçların şarj olma süresi 30 dakika ile 1 gün arasında değişmektedir. Bu değişikliğe etki etmekte olan aracın modeli, bataryanın büyüklüğü, bataryanın türü, bataryanın ne kadar boş olduğu, hava gibi etmenler göz önüne alınmaktadır. Hızlı şarj etme istasyonlarında genel olarak bataryanın %80’i

Kısa şarj süresiyle uzun menzil gitmek hedef alınarak elektrikli araçlar daha da geliştirilmeye çalışılmaktadır. Olumsuz bir tarafı olan uzun bir şarj süresine yönelik getirilen bir başka çözüm yolu ise bataryaların değiştirilmesidir.

Bunun için istasyonlarda yedek bataryalar bulundurulması gerekmektedir. Boş bataryanın dolusu ile değiştirilmesi için fazladan batarya üretimi gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bu olay eğer iyi planlanıp yönetilemez ise gelecekte atık bataryalar çevre kirliliği açısından istenmeyen sonuçlar doğurabilir.

Batarya ömrünü etkileyen fiziksel ve kimyasal

Fotoğraf: Elektrikli Araç Bataryası Batarya Denetim Sistemi olaylar vardır. Batarya içinde gerçekleşen kimyasal tepkimelerde bazı aktif kimyasalların tükenmesine sebep olabilmektedir. Bu durum bataryanın kullanım ömrünü olumsuz yönde etkilemektedir.

Sıcaklık faktörü açısından bakıldığında, sıcaklık arttıkça batarya içerisindeki kimyasal tepkimeler hızlanacak ve performansta artış gözlenecektir.

Ancak bu sıcaklık artışı istenmeyen kimyasal reaksiyonlarını da beraberinde getirerek bataryanın raf ömrünü kısaltacak, çevrim ömrünü de istenmeyen yönde etkileyecektir.

Mevsim şartları da bataryanın kullanım süresinde rol oynayan önemli bir etkendir. Kış mevsimi ele alındığında daha hava şartları ve yol koşularından dolayı enerji ihtiyacı artış gösterecek ve batarya

kullanım süresi düşecektir.

•Pillerin hasar görmesinin önüne geçilmesi Batarya için öne çıkan önemli parametreler boyut, hedeflenmektedir. performans, maliyet, ağırlık, güvenli olmasıdır. •Batarya ömrünün uzatılmasının sağlanması Bataryalar seri ve paralel bağlı birçok hücreden hedeflenmektedir. meydana gelmektedir. Seri bağlantılar gerilimi, •Bataryanın önemli ölçüm değerlerini optimum paralel bağlantılar ise akım ve kapasitede belirleyici seviyede tutmak ve bataryanın doluluk oranının rol oynamaktadır. Batarya denetim sistemleri izlenmesidir. seri ve paralel hücrelerdeki koordinasyonun Batarya doluluk oranının direkt görülebileceği bir düzenlenmesinde de görevlidirler. durum yoktur. Onun yerine doluluk oranı, kestirim Batarya denetim sistemlerinin hedeflediği bazı olaylar yöntemiyle bataryanın fiziksel, kimyasal gibi daha vardır. birçok parametreye bağlı olarak bulunabilmektedir. 8

Fotoğraf : Elektrikli Araç Şarj İstasyonu

Her geçen gün gelecekte öne çıkacak olan elektrikli araçlar için geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Öne çıkan bir gelişme ise lityum sülfür bataryalarıdır. Lityum iyon bataryalara göre daha fazla enerji depolama kapasitesine sahip olan bu batarya tipi fazla enerji depoladığından dolayı stres yorulmasına uğrayıp çatlıyordu. Bu yüzden her ne kadar enerji depolama kapasiteleri yüksek olsa da kullanıma uygun değildi. Ancak Avustralya’ da bulunan Monash Üniversitesi araştırma görevlilerinin bu konu üzerinde yaptığı bir çalışma sonucunda çatlakların oluşmadan şarj edilebilmesine olanak sağlayan bir yöntem geliştirmişlerdir.

Elektrikli araçlar ile ilgili Ar-Ge çalışmaları aracın

geliştirilmek üzere devam etmektedir. Sadece batarya konusunda değil elektrikli araç kullanımında ortaya çıkabilecek her türlü problem, koşullara uygun bir şekilde tasarlanması ve en önemlisi elektrik araç kullanımında alt yapı çalışmaları büyük bir titizlikle oluşturulmalıdır. Elektrik enerjisinin üretiminin çok önemli olduğu günümüzde bile, hayatımıza girmekte olan tamamen elektrik enerjisi ile çalışan araçların enerjilerinin sağlanması demek daha fazla elektrik enerjisi üretimine ihtiyaç duyulması demektir. Alternatif, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı, şarj istasyon altyapılarının kurulumu ve ihtiyaç anında ulaşılabilir olması sağlanmalıdır. Aynı zamanda batarya ömrünün tükenmesi ardından bataryaların geri dönüşümlerinin en az atık ve en yüksek geri dönüşüm oranı baz kalbi olan batarya olmak üzere her alanda

alınarak yapılmalıdır.

Kaynaklar

[1]https://afdc.energy.gov/vehicles/electric_batteries.html [2]https://www.batronenerji.com/elektrikli-araclarda-batarya-sistemlerindeki-gelismeler/ [3] https://tap.org.tr/pil-atik-pil/sss/pil-nedir/ [4]https://batteryuniversity.com/learn/archive/can_the_lead_acid_battery_compete_in_modern_times [5]https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lead-acid-battery [6]https://learn.adafruit.com/all-about-batteries/ni-cad-batteries-nickel-cadmium [7]https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/nickel-metal-hydride-battery [8]https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/nickel-metal-hydride-battery [9]https://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/lithium-ion-battery.htm [10]https://easyelectriclife.groupe.renault.com/en/battery/how-works-lithium-ion-battery-electric-car/ [11]https://www.cei.washington.edu/education/science-of-solar/battery-technology/ [12]https://www.caranddriver.com/research/a31872891/how-long-does-it-take-to-charge-an-electric-car/ [13]https://tr.euronews.com/2020/01/02/elektrikli-otomobiller-ne-kadar-surede-sarj-oluyor-kac-km

menzile-sahip [14]https://www.ntv.com.tr/teknoloji/elektrikli-araclar-batarya-degisimine-hazirlaniyor,PMHi9iX0dkqtxoU8 3lOJ_Q [15]https://tr.euronews.com/2020/01/28/birkac-yil-icerisinde-lityum-iyon-bataryanin-yerini-lityum-sulfuralabilir [16]https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/718753 [17]https://www.caranddriver.com/research/a31872891/how-long-does-it-take-to-charge-an-electric-car/ [18]http://www.emo.org.tr/ekler/e059b03b34b0733_ek.pdf?dergi=1051 [19]https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/181605 [20]https://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/batarya-yonetim-sistemi-(bms)-nedir/16949#adimage-0 [21]https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/49c18c0be0e96e2_ek.pdf [22]https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/gunumuzun-elektrikli-araclarinin-en-onemli-sorunlari-menzil-vesarj-suresi [23]https://www.batronarge.com/single-post/2017/10/06/ELEKTR%C4%B0KL%C4%B0- ARA%C3%87LARDA-BATARYA-S%C4%B0STEMLER%C4%B0NDEK%C4%B0- GEL%C4%B0%C5%9EMELER [24]https://chemistrycan.com/case-study/chemistry-can-power-electric-mobility/ [25]https://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/batarya-ve-piller/4228#ad-image-0